JP2009512132A - UV active electronic window - Google Patents
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Abstract
第1の波長帯における光(L2)を放射する第1の光源(2)と、リン層(5)を有してコーティングされる光透明キャリアスクリーン(4)とを有する面光源(1)は、開示される。面光源は、第1の波長帯とは異なる第2の波長帯における光L3をキャリアスクリーン(4)上へと投射する少なくとも1つの追加的な光源を更に有する、ことを特徴とし、該投射された光L3は、リン層(5)を励起することができる。A surface light source (1) having a first light source (2) emitting light (L2) in a first wavelength band and a light transparent carrier screen (4) coated with a phosphor layer (5) Disclosed. The surface light source further comprises at least one additional light source for projecting light L3 in a second wavelength band different from the first wavelength band onto the carrier screen (4). The light L3 can excite the phosphor layer (5).
Description
本発明は、第1の波長帯における光を放射する第1の光源と、リン層を有してコーティングされる光透明キャリアスクリーン(light−transparent carrier screen coated with a phosphorous layer)とを有する、面光源に係る。 The present invention includes a first light source that emits light in a first wavelength band, and a light-transparent carrier screened with a phosphor layer coated with a phosphor layer. Related to the light source.
光投射は、多くの用途から既知である。また、可視光への転換に対してリンと組み合わされるUV光の使用は、周知であり、蛍光灯において幅広く使用される。これはまた、技術的に既知である広域平面光源の形状においても存在する。JP−A−08 045 321(特許文献1)において、同一の紫外線波長帯において放射する複数のガス放電灯は、蛍光剤を有してコーティングされる光透過性シートにおいて照らすよう配置され、該蛍光剤は、UV放射線によって連続的に励起され、蛍光を発する際にシートを通って可視光を放射する。 Light projection is known from many applications. Also, the use of UV light combined with phosphorus for conversion to visible light is well known and widely used in fluorescent lamps. This also exists in the form of wide area planar light sources known in the art. In JP-A-08 045 321 (Patent Document 1), a plurality of gas discharge lamps radiating in the same ultraviolet wavelength band are arranged to illuminate on a light-transmitting sheet coated with a fluorescent agent, and the fluorescence The agent is continuously excited by UV radiation and emits visible light through the sheet as it fluoresces.
ここでは、均等な照射をもたらす、可視性において均一性を得るよう方策が採られる。複数の光源によって放射される広いスクリーン範囲の使用は、遮蔽効果(シャドーイングエフェクト、shadowing effect)を排除し、可視の不均一性を避ける。遮蔽効果を避けるよう、蛍光剤コーティングは、スクリーン全体にわって均等に塗布されなければならない。 Here, measures are taken to obtain uniformity in visibility, resulting in uniform illumination. The use of a wide screen range emitted by multiple light sources eliminates the shadowing effect and avoids visible non-uniformities. In order to avoid shielding effects, the phosphor coating must be applied evenly across the entire screen.
しかしながらこの構造は、スクリーンの局所的照射を可能にしない。照明システムは、複数の不可視光源を有する。該構造は、可視波長における以外の放射線のみを生成する光源に制限される。更には、生成される可視光の画素化(pixellation)は、行われ得ない。また、マルチカラーランプは、このようして構成され得ない。この解決法は、照明システムの性能を制限する。 However, this structure does not allow local illumination of the screen. The illumination system has a plurality of invisible light sources. The structure is limited to light sources that generate only radiation other than at visible wavelengths. Furthermore, pixelation of the generated visible light cannot be performed. Also, a multicolor lamp cannot be constructed in this way. This solution limits the performance of the lighting system.
この機械的構造は、内側側部上に形成される蛍光剤コーティング層を有する矩形のパラレルパイプボックス(a rectangular parallelpiped box)に制限され、かかるランプの製造及び使用における自由を制限する。
本発明は、広域平面光源に関する既存の問題点を克服すること、を目的とする。本発明は更に、第1の波長帯における光を放射する第1の光源を有する面光源及びリン層を有してコーティングされる光透明キャリアスクリーンを与えることによって可撓性を増大させる。更には、本発明は、第1の波長帯とは異なる第2の波長帯における光をキャリアスクリーン上へと投射する少なくとも1つの追加的な光源を有する。該投射される光は、リン層を励起することができる。リンは、望ましくは可視波長帯における光を放射する。 The present invention seeks to overcome existing problems associated with wide area planar light sources. The present invention further increases flexibility by providing a surface light source having a first light source that emits light in a first wavelength band and a light transparent carrier screen coated with a phosphorous layer. Furthermore, the present invention comprises at least one additional light source that projects light in a second wavelength band different from the first wavelength band onto the carrier screen. The projected light can excite the phosphorous layer. Phosphorous preferably emits light in the visible wavelength band.
リンコーティングは、追加的な光源によって励起され得る限り、適切な利点を与えるよう、特定の場合の条件に依存してキャリアスクリーンの各側部上に配置され得る。 Phosphorous coatings can be placed on each side of the carrier screen depending on the conditions of the particular case, as long as they can be excited by additional light sources, to provide appropriate advantages.
第1の光源と組み合わされる、リン層を励起することができる追加的な光源の使用は、色、強度に関するバリエーション(変動、variation)、空間的バリエーションの範囲において追加的な自由度をもたらす。 The use of an additional light source that can excite the phosphorous layer in combination with the first light source provides additional degrees of freedom in terms of color, intensity variations, and spatial variations.
本発明の一態様によれば、キャリアスクリーン及びリンコーティングは、照射されるべき対象物と追加的な光源との間において配置される。これは、キャリアスクリーンがフィルタ又はフィルタのキャリアとして使用され得るため、有利である。該スクリーンは、例えば追加的な光源からのUV成分をフィルタする特性を有するため、不適切な放射線が観察者等である対象物に到達することを防ぐ。キャリアスクリーンはまた、かかる紫外線光量の通過を可能にするよう配置され得、日焼け装置、又は他の状況における日光に対する適切な代用として効果的に作用する。 According to one aspect of the invention, the carrier screen and the phosphor coating are placed between the object to be illuminated and the additional light source. This is advantageous because the carrier screen can be used as a filter or filter carrier. The screen, for example, has the property of filtering UV components from additional light sources, thus preventing inappropriate radiation from reaching an object such as an observer. The carrier screen can also be arranged to allow the passage of such UV light quantities, effectively acting as a suitable substitute for sunlight in tanning devices or other situations.
反対の代替案として、追加的な光源は、キャリアスクリーンと照射されるべき対象物との間において配置される。これは、キャリアスクリーンが例えば照明ボックス(illumination box)であり得る第1の光源の一部を構成する場合に有利であり、その場合、照明ボックスのディフューザの一側上におけるコーティングの塗布が便利な解決策である。 As an opposite alternative, an additional light source is placed between the carrier screen and the object to be illuminated. This is advantageous when the carrier screen forms part of a first light source, which can be, for example, an illumination box, in which case it is convenient to apply a coating on one side of the diffuser of the lighting box. It is a solution.
追加的なキャリア又はフィルタ要素はこの場合、例えば上述に従って有害な放射線から観察者を保護するよう、観察者と追加的な光源との間において配置される。 An additional carrier or filter element is then arranged between the observer and the additional light source, for example to protect the observer from harmful radiation according to the above.
追加的な光源は、独立して制御可能な複数の光源を有し得る。これは更に、本発明の装置において動態性(dynamics)及びバリエーションの可能性を増大させる。光源の空間的分布は、動態的な空間的分布効果を与え得る。 The additional light source may have multiple light sources that can be controlled independently. This further increases the potential for dynamics and variations in the device of the present invention. The spatial distribution of the light sources can give a dynamic spatial distribution effect.
本発明の一態様によれば、独立して制御可能な複数のうちの少なくとも1つは、他とは異なる波長スペクトルを有する光を照射し、動態性を更に高める。これは、リンコーティングが同一又は異なるリン材料を有する複数の層及び/又は構造を有するという特徴と組み合されることにおいて、可能である多種の効果をもたらす。これはまた、構造的及び空間的に多種のパターンを表示するよう、キャリアスクリーン上にリン材料の多種の部分を選択的に活性化(activate)することを可能にする。即ち、空間的バリエーションは、リン層の適切なパターニングによって、あるいは、リン層の局所的励起/活性又はそれらの組み合わせによって、得られ得る。最終的には、多種のUV光源は、異なる波長又は出力を有して使用され得、可視出力光の幾何学的及び空間的バリエーションの効果を高める。 According to one aspect of the present invention, at least one of the plurality of independently controllable objects irradiates light having a wavelength spectrum different from the others, thereby further enhancing the dynamics. This provides a variety of effects that are possible when combined with the feature that the phosphorus coating has multiple layers and / or structures with the same or different phosphorus materials. This also allows for selectively activating various portions of the phosphor material on the carrier screen to display various patterns in structure and space. That is, spatial variations can be obtained by appropriate patterning of the phosphor layer, or by local excitation / activity of the phosphor layer or a combination thereof. Ultimately, a variety of UV light sources can be used with different wavelengths or outputs, enhancing the effect of geometric and spatial variations of visible output light.
追加的な光源はまた、例えば、DMD技術に基づく、あるいは、「UVポインタ」等である走査UVスポット(scanning UV spot)又は制御可能なUV光源等であるICパターニングに対して使用される方法に基づく、画像投射装置を有し得る。装置は、UV光学書込み型ディスプレイ(UV optically addressed display)を構成する。追加的な光源はまた、走査UVレーザを有し得る。単純にするよう、かかる種類の装置は、本願ではUVビーマーと称される。 Additional light sources are also in methods used for IC patterning, such as scanning UV spots or controllable UV light sources, eg based on DMD technology or such as “UV pointers”. Based on, it may have an image projection device. The apparatus constitutes a UV optically addressed display. The additional light source may also have a scanning UV laser. For simplicity, this type of device is referred to herein as a UV beamer.
本発明の装置において、キャリアスクリーンに対して適切な材料は、UV光が抑制されるべきである場合にはガラスであり得、そうではない場合は石英ガラスであり得る。また、該材料は、屈曲可能又は可撓性のプラスチックシート、織布構造、又は特定の状況に対して適切であると考えられる他の材料を有し得る。 In the apparatus of the present invention, a suitable material for the carrier screen can be glass if UV light is to be suppressed, and can be quartz glass otherwise. The material may also include a bendable or flexible plastic sheet, a woven structure, or other material that may be suitable for a particular situation.
追加的な光源は、LED、ガス放電装置等を有し得る。 Additional light sources may include LEDs, gas discharge devices, and the like.
電気書込み型リン層(elecrical addressed phosphor layer)(Durell社からのElectro Luminescence等)とUV活性との組合せはまた、可能である。周知の構造は、ガラス基板又は可撓性のフォイル基板等である基板上に適用される層スタックを有する。一実施例では、リン層及び誘電体層は、導電層間に挟まれる。導電層に対して印加される圧力は、電子を加速させるリン層内において電場を進む(A voltage applied to the conductive layers forces and electrical field withing the phosphor layer that accelerates electrons.)。かかる電子は、リン粒子を活性させ、可視光が放射される。誘電体層によって形成されるキャパシタンスが電子によって変えられる際、リン層にわたる電場は低減され、光放射が停止する一方で、誘電体層にわたる電場は、増大する。ACドライブの場合、外部電圧は反転され、格納された電子をリン層へと戻して加速させる一方、リン粒子を再度活性させる。このようにして、光フラッシュは、AC電圧の反転の度に生成される。AC電圧の十分に高い周波数に対して、個別のフラッシュは、人間の目では観察されない。このリン層の電気活性とは別に、別個に制御可能であるUV源は、光学活性に対して使用され得る。より高いエネルギのUV光は、エネルギを吸収する一方で可視光を放射するリンを活性させる。ここでは、リン層は、2つの独立したエネルギ源である電力及び光学力(屈折力、optical power)によって活性化される。結果として、広範囲にわたって、例えば均等な光放射が電気的活性化によってもたらされる一方、UVによる追加的な光学活性が局所的に更なる可視光をもたらす。このようにして、スクリーン範囲にわたる可視光の強度バリエーションは、得られ得る。 Combinations of electrical addressable phosphor layers (such as Electro Luminescence from Durell) and UV activity are also possible. Known structures have a layer stack applied over a substrate, such as a glass substrate or a flexible foil substrate. In one embodiment, the phosphor layer and the dielectric layer are sandwiched between conductive layers. The pressure applied to the conductive layer advances an electric field in the phosphorous layer that accelerates electrons (A voltage applied to the conductive layers and electrical field with the phosphor layer.). Such electrons activate the phosphor particles and emit visible light. As the capacitance formed by the dielectric layer is changed by electrons, the electric field across the phosphor layer is reduced and light emission stops while the electric field across the dielectric layer increases. In the case of an AC drive, the external voltage is reversed, accelerating the stored electrons back to the phosphorus layer while activating the phosphorus particles again. In this way, an optical flash is generated each time the AC voltage is inverted. For sufficiently high frequencies of AC voltage, individual flashes are not observed by the human eye. Apart from the electrical activity of this phosphorous layer, a UV source that can be controlled separately can be used for the optical activity. Higher energy UV light activates phosphorous that emits visible light while absorbing energy. Here, the phosphorous layer is activated by two independent energy sources, power and optical power (refractive power, optical power). As a result, over a wide range, for example, even light emission is brought about by electrical activation, while the additional optical activity by UV results in more visible light locally. In this way, visible light intensity variations over the screen range can be obtained.
本発明は、添付の図面及び特定の実施例を単なる例として参照して説明される。 The present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings and specific embodiments.
図1において、本発明の装置の基本的な考えが示される。この装置は、電球として概略的に図示される可視光源2及びUV源3を有する平面光源1である。光L2及びL3は、直線矢印で全体的に示され、夫々光源2及び3から、ガラス又は他の透明な材料を有して作られ且つパターン化され得るリン層5を有する透明なキャリアスクリーン4に向かって、方向付けられる。反射体6は、後方散乱される放射線を方向付ける支援をする。可視光源からの光は、リン層5及びスクリーン4を通過する一方、UV光は、スクリーン4を通る前にリン5によって可視光へと転換される。残余UV光は、ガラススクリーン4によって効果的に抑制される。観察者7は、転換されたUV光Lresと組み合わされる可視光源からのスペクトルを受け、転換されたUV光の波長及び空間的強度分布は、とりわけパターン化されたリン層5及び光源L2,L3によって放射される範囲によって、律則される(governed)。
In FIG. 1, the basic idea of the device of the present invention is shown. This device is a planar light source 1 having a
リン層は、パターン化されていない層構造又はパターン化された層構造を可能にするよう、浸漬コーティング、フローコーティング、スクリーン印刷等である多種の技術によって適用され得る。層の選択的エッチング及び局所機械的除去は、パターニングに対する代替である。また、CRTディスプレイスクリーンの製造において使用される技術も使用され得る。 The phosphorous layer can be applied by a variety of techniques, such as dip coating, flow coating, screen printing, etc., to allow for an unpatterned layer structure or a patterned layer structure. Selective etching and local mechanical removal of layers is an alternative to patterning. Techniques used in the manufacture of CRT display screens can also be used.
パターンを作る代替的な方途は、UV光がリン層5に到達することを局所的にブロックすることである。これは、光源3及び/又は2とリン層5との間において形成されたガラス板を追加することによって達成され得る。この形成されたガラス板は、UV光がリン層に衝突することを局所的に防ぎ、(固定された)光パターンをもたらす。
An alternative way of creating the pattern is to block locally the UV light from reaching the
第1の実施例に従った他の広域平面光源では、可視光源2は、青色光L2を放射し、リン4は、UV光L3を黄色の放射線へと転換する。この場合、観察者は、雲のある青空に似た光パターンを認める。
In another broad planar light source according to the first embodiment, the visible
図2は、可視光源2を有する平面広域光ボックス(flat large area light box)の一実施例を示す。この光ボックスは、光源によって放射される光を和らげるようディフューザ8を有し得る。この第2の実施例では、リン層5は、ディフューザ8の上部上に取り付けられる。また、図示されない更なる透明なキャリアスクリーンは、追加され得、上方にリン層が適用される。観察者側の窓ガラス10を担持する外部フレーム9はまた、独立して駆動され得るLED3等である後方に方向付けられるUV源を有する。かかるLED3が活性化される際、そのUV光は、リン層5によって可視光へと転換される。結果として、観察者は、混合された可視光Lresを観察する。図示される構造では、窓ガラス10は、観察者7を残余UV光から保護する。リン層は、機械的且つ化学的堅牢性を強めるよう、保護層によって覆われ得る。
FIG. 2 shows an example of a flat large area light box with a visible
上述された例は平面広域光源に焦点を当てているが、本発明の概念は、必ずしも平らではない小型のランプに対しても適用され得る。更には、第1の光源が可視域における光を放射する必要はなく、UV域において同等に作動し得る、ことは強調されなければならない。リンは、可視光を生成するよう、あるいは、特定の適用に対して可視公職を最適にするよう、例えばLED内あるいは蛍光灯における照明用途に対して広く使用される。TV及びモニター用途に対して使用されるCRT等であるディスプレイは、可視光を生成するようリンを有する。電子ビームによる赤色、緑色、青色リンのサブピクセルの個別の活性は、光パターンが大きな色域において生成され得るようにする。 Although the examples described above focus on planar wide area light sources, the concepts of the present invention can also be applied to small lamps that are not necessarily flat. Furthermore, it must be emphasized that the first light source does not have to emit light in the visible range and can work equally well in the UV range. Phosphorus is widely used for lighting applications, for example in LEDs or in fluorescent lamps, to generate visible light or to optimize the visible office for a particular application. Displays such as CRTs used for TV and monitor applications have phosphorus to produce visible light. The individual activity of the red, green and blue phosphorous sub-pixels by the electron beam allows a light pattern to be generated in a large color gamut.
周知の蛍光材料は、YOX,BAM,BAM緑色、LAP,YAG,CBT,MGM等である。多くのリン材料又は組合せが本発明に対して使用され得る、ことは当業者にとって明らかである。 Known fluorescent materials are YOX, BAM, BAM green, LAP, YAG, CBT, MGM, and the like. It will be apparent to those skilled in the art that many phosphorus materials or combinations can be used for the present invention.
Claims (13)
第1の波長帯における光を放射する第1の光源と、リン層を有してコーティングされる光透明キャリアスクリーンとを有し、
前記第1の波長帯とは異なる第2の波長帯における光L3を投射する少なくとも1つの追加的な光源を更に有する、ことを特徴とし、該投射された光L3は、前記リン層を励起することができる、
面光源。 A surface light source,
A first light source that emits light in a first wavelength band; and a light transparent carrier screen coated with a phosphor layer;
It further comprises at least one additional light source that projects light L3 in a second wavelength band different from the first wavelength band, and the projected light L3 excites the phosphor layer. be able to,
Surface light source.
請求項1記載の面光源。 The phosphor layer is arranged on one side of the carrier screen facing the object to be irradiated,
The surface light source according to claim 1.
請求項1記載の面光源。 The phosphor layer is disposed on the one side of the carrier screen facing the first light source;
The surface light source according to claim 1.
請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の面光源。 The carrier screen is disposed between the additional light source and the object;
The surface light source as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
請求項2記載の面光源。 The additional light source is disposed between the carrier screen and the object;
The surface light source according to claim 2.
請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の面光源。 The additional light source comprises a plurality of independently controllable light sources,
The surface light source according to claim 1.
請求項6記載の面光源。 At least one of the independently controllable light sources emits light in a different wavelength band than the other light sources;
The surface light source according to claim 6.
請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の面光源。 The phosphorus coating has a plurality of layers and / or structures with the same or different phosphorus materials,
The surface light source according to claim 1.
請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の面光源。 The first light source emits radiation in the visible wavelength range, and the additional light source emits radiation in the wavelength range and is made convertible to visible light by the phosphorous coating;
The surface light source according to claim 1.
請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の面光源。 The additional light source comprises a controllable UV beamer, a scanning UV spot, or a scanning UV laser.
The surface light source according to claim 1.
請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の面光源。 The material for the carrier screen has a glass, quartz, plastic, or woven structure, or a combination thereof.
The surface light source according to claim 1.
請求項1乃至6及び請求項8乃至11のうちいずれか一項記載の面光源。 The additional light source comprises a plurality of light sources having the same or different invisible wavelengths to activate different geometric ranges or to activate different phosphorous layers and exhibit different visible patterns / colors. To be
The surface light source according to any one of claims 1 to 6 and claims 8 to 11.
請求項1乃至12のうちいずれか一項記載の面光源。 The carrier screen for the phosphor layer has a diffuser;
The surface light source according to claim 1.
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